Giant magnetoresistance observed in thin film NiFe/Cu/NiFe structures

• Autorzy: Kisała Jakub , Kociubiński Andrzej , Czarnacka Karolina , Gęca Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.35784/iapgos.2884

Warianty tytułu

PL

Zjawisko gigantycznego magnetooporu obserwowane w cienkich strukturach NiFe/Cu/NiFe

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper, the technology for fabricating NiFe/Cu/NiFe layered structures by magnetron sputtering is presented. Two series of samples were fabricated on a glass substrate with a layered structure, where the individual layers were 30 nm NiFe, 5 nm Cu, and finally NiFe with a thickness of 30 nm. The series differed in the type of technology mask used. A constant magnetic field was applied to the substrate during the sputtering of the ferromagnetic layers. Measurements of the DC resistance of the obtained structures in the constant magnetic field of neodymium magnet packs with a constant magnetic field of about 0.5 T magnetic induction have been carried out. Comparison of the two series allows us to conclude the greater validity of using masks in the form of kapton tape. The obtained results seem to confirm the occurrence of phenomena referred to as the giant magnetoresistance effect.

PL

W pracy przedstawiono technologię produkcji struktur warstwowych NiFe/Cu/NiFe metodą rozpylania magnetronowego. Wykonane zostały dwie serie próbek na szklanym podłożu o strukturze warstwowej, gdzie poszczególne warstwy stanowiły 30 nm NiFe, 5 nm Cu oraz ostatecznie NiFe o grubości 30 nm. Serie różniły się rodzajem zastosowanej maski technologicznej. Podczas napylania warstw ferromagnetycznych do podłoża przyłożone zostało stałe pole magnetyczne. Przeprowadzone zostały pomiary rezystancji stałoprądowej otrzymanych struktur w stałym polu magnetycznym okładów magnesów neodymowych o stałym polu magnetycznym o wartości indukcji magnetycznej około 0,5 T. Porównanie obu serii pozwala stwierdzić większą zasadność stosowania masek w postaci taśmy kaptonowej. Otrzymane wyniki zdają się potwierdzać występowanie zjawisk określanych jako efekt gigantycznego magnetooporu.

Słowa kluczowe

EN

magnetoresistance; sputtering; thin films; static magnetic field

PL

magnetorezystancja; napylanie; cienkie warstwy; statyczne pole magnetyczne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 12, nr 3
• Strony: 12--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kisała Jakub

• Lublin University of Technology, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Department of Electronics and Information Technology, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4898-3670

autor

Kociubiński Andrzej

• Lublin University of Technology, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Department of Electronics and Information Technology, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0377-8243

autor

Czarnacka Karolina

• University ofLive Science of Lublin, Faculty of Production Engineering, Department of Technology Fundamentals, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1434-734X

autor

Gęca Mateusz

• Lublin University of Technology, Faculty of Electrical Engineering and Computer Science, Department of Electronics and Information Technology, Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-0519-7389+

Bibliografia

• [1] Bakonyi I., Péter L.: Electrodeposited multilayer films with giant magnetoresistance (GMR): Progress and problems. Progress in Materials Science 55, 2010, 107–245 [http://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2009.07.001].
• [2] Baraduc C., Chshiev M., Dieny B.: Spintronic Phenomena: Giant Magnetoresistance, Tunnel Magnetoresistance and Spin Transfer Torque, Smart Sensors. Measurement and Instrumentation 6, 2013, 1–30 [http://doi.org/10.1007/978-3-642-37172-1_1].
• [3] Barnaś J.: Spin w elektronice. Materiały XXXVI Zjazdu Fizyków Polskich, Toruń, 2001, 78–84.
• [4] Czarnacka K., Kisała J., Kociubiński A., Gęca M.: Technology and measurements of three-layer NiFeCuMo/Ti/NiFeCuMo structures exhibiting the giant magnetoresistance phenomenon. Journal of Vacuum Science & Technology B 40, 2022, 012806 [http://doi.org/10.1116/6.0001488].
• [5] Diao Z. et al.: Half-metal CPP GMR sensor for magnetic recording. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 356, 2014, 73–81 [http://doi.org/10.1016/j.jmmm.2013.12.050].
• [6] Dixit G. et al.: Structural and magnetic behaviour of NiFe2O4 thin film grown by pulsed laser deposition. Indian Journal of Pure & Applied Physics (IJPAP) 48(4), 2010, 287–291.
• [7] Fermon C.: Micro- and Nanofabrication Techniques. Spin Electronics, Lecture Notes in Physics 569/2000, 379–395.
• [8] Ennen I., Kappe D., Rempel T., Glenske C., Hütten A.: Giant Magnetoresistance: Basic concepts, microstructure, magnetic interactions and applications. Sensors 16, 2016, s16060904 [http://doi.org/10.3390/s16060904].
• [9] Inoue J.: GMR, TMR and BMR. Nanomagnetism and Spintronics 2009, 15–92 [http://doi.org/10.1016/B978-0-444-53114-8.00002-9].
• [10] Johnson A.: Spin Valve Systems for Angle Sensor Applications. Technische Universität Darmstadt, 2004.
• [11] Kisała J.: Wpływ dodatkowego pola magnetycznego podczas napylania magnetronowego na efekt GMR w strukturach cienkowarstwowych. Przegląd Elektrotechniczny 1, 2022, 194–197 [http://doi.org/10.15199/48.2022.01.42].
• [12] Kurenkov A. S., Babaytsev G. V., Chechenin, N. G.: An origin of asymmetry of giant magnetoresistance loops in spin valves. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 470, 2019, 147–150 [http://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.10.036].
• [13] Kuru H., Kockar H., Alper M.: Giant magnetoresistance (GMR) behavior of electrodeposited NiFe/Cu multilayers: Dependence of non-magnetic and magnetic layer thicknesses. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 444, 2017, 132–139 [http://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.08.019].
• [14] Leitao D. C., Amaral J. P., Cardoso S., Reig C.: Microfabrication Techniques, Smart Sensors. Measurement and Instrumentation 6, 2013, 31–46 [http://doi.org/10.1007/978-3-642-37172-1_2].
• [15] Motomura Y., Tatsumi T., Urai H., Aoyama M.: Soft Magnetic Properties and Heat Stability for Fe/NiFe Superlattices. IEEE Transactions on Magnetics, 26(5), 1990, 2327–2331 [http://doi.org/10.1109/20.104714].
• [16] Stobiecki T.: Urządzenia elektroniki spinowej. Wydawnictwo AGH, Kraków 2012.
• [17] Szewczyk A., Wiśniewski A., Puźniak R., Szymczak H.: Magnetyzm i nadprzewodnictwo. PWN, Warszawa 2012.
• [18] Reig C., Cubells-Beltrán, M. D., Muñoz, D. R.: Magnetic field sensors based on Giant Magnetoresistance (GMR) technology: Applications in electrical current sensing. Sensors 9/2009, 7919–7942 [http://doi.org/10.3390/s91007919].
• [19] Thomson W.: On the Electro-Dynamic Qualities of Metals:—Effects of Magnetization on the Electric Conductivity of Nickel and of Iron. Proceedings of the Royal Society 8, 1857, 546–550 [http://doi.org/10.1098/rspl.1856.0144].
• [20] Tsymbal E. T., Pettifor D. G.: Perspectives of Giant Magnetoresistance. Solid State Physics 56/2001, 113–237 [http://doi.org/10.1016/S0081-1947(01)80019-9].
• [21] Waite M. M., Chester W., Glocker D.: Sputtering Sources. Society of Vacuum Coaters 2010, 42–50.
• [22] Wu Y. P., Han G. C., Kong L. B.: Microstructure and microwave permeability of FeCo thin films with Co underlayer. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322, 2010, 3223–3226 [http://doi.org/10.1016/j.jmmm.2010.06.032].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).